2021-2022学年高二物理竞赛课件：流体力学的特征(共14张PPT).pptx

流体力学的特征 例例 圆形平壁总压力圆形平壁总压力(2-1)(2-1)已知已知:封闭油柜侧壁上有一圆形封盖封闭油柜侧壁上有一圆形封盖,d=0.8m h=1.2 m,=800 kg/m3 .求求:p0 分别为分别为(1)5 kPa;(2)2 kPa时总压时总压力力F 和偏心距和偏心距 e。解：解：(1)当当p01=5kPa时，在封盖中心的压强为时，在封盖中心的压强为 p c1 =p 01+gh=5+0.89.811.2 =5+9.42=14.42 (kPa)O1 点位于油面上方点位于油面上方p 0 1/g 处处 h c 1=0.5 l sin30=l/4=1 m 例例 圆形平壁总压力圆形平壁总压力(2-2)(2-2)O2 点位于油面下方点位于油面下方|p 0 2|/g处处(2)当当 p0 2=2 kPa 时时 p c2=p 0 2+g h=-2+9.42=7.42 (kPa)F2=pc 2 A=7.420.503=3.73 (kPa)圆板圆板 r2=d 2/16=0.82/16=0.04 m2，偏心距为，偏心距为 归结为求平面线性平行力系的合力。压强分布图归结为求平面线性平行力系的合力。压强分布图 几何法几何法 当当矩矩形形平平壁壁与与液液面面平平行行时时可可用用几几何何法法求求解解。图图示示液液面面与与b边边平平行行，与与l边边夹夹角为角为。面积分可化为线积分。面积分可化为线积分矩形矩形 三角形三角形 梯形梯形F 例例 矩形平壁总压力：几何法矩形平壁总压力：几何法用几何法重新求解例用几何法重新求解例C1.5.2 解解:(1)l=4 m,h=0,=30(2)l=4 m,h=2 m，=30 均质液体对曲壁的总压力均质液体对曲壁的总压力二维曲壁二维曲壁的母线平行于自由液面，的母线平行于自由液面，归结为求端线归结为求端线ab(单位宽度单位宽度)上的压上的压强合力。分为水平分力和垂直分力。强合力。分为水平分力和垂直分力。工程应用中以二维曲壁为主。工程应用中以二维曲壁为主。ABCO三维曲壁三维曲壁有三个投影面，三个投有三个投影面，三个投影面上的三个分力不一定共点，影面上的三个分力不一定共点，可化为一个合力，一个力偶，应可化为一个合力，一个力偶，应用较少。用较少。1.水平分力水平分力图示曲壁图示曲壁ab，左侧有水，左侧有水，Oxy 位于自由位于自由液面中，液面中，h轴向下。轴向下。ab 面积面积(单位宽度单位宽度)沿水平方向投影为沿水平方向投影为ab 面积面积(单位宽度单位宽度)沿垂直方向投影为沿垂直方向投影为面积元面积元dA上的水平方向微元压力上的水平方向微元压力ab上总压力水平分力为上总压力水平分力为h x c 为投影面积为投影面积A x形心的淹深。形心的淹深。dF x dF h dF 二维曲壁二维曲壁(4-2)(4-2)垂直分力垂直分力若曲壁若曲壁 在水平方向投影有重叠时，该部在水平方向投影有重叠时，该部分水平合力为零。分水平合力为零。面积元面积元dA上的垂直方向微元压力上的垂直方向微元压力ab上总压力垂直分力为上总压力垂直分力为压力体压力体C1.6.1 二维曲壁二维曲壁(4-3)(4-3)总压力合成总压力合成压力体内液体的重量构成对曲壁的垂直压力。压力体内液体的重量构成对曲壁的垂直压力。水平分力水平分力Fx 的作用线按求平壁总压力作用的作用线按求平壁总压力作用点方法确定。垂直分力点方法确定。垂直分力Fh的作用线通过压的作用线通过压力体的重心。力体的重心。总压力大小为总压力大小为方位角方位角虚压力体虚压力体图示曲壁图示曲壁ab下方有水，上方是空的。总压力下方有水，上方是空的。总压力的垂直分力为的垂直分力为 称称p为虚压力体，垂直分力方向向上。为虚压力体，垂直分力方向向上。压力体的虚实取决于大气压液面与壁面的相对位置，一种判别压力体的虚实取决于大气压液面与壁面的相对位置，一种判别方法为方法为 当液体与压力体位于曲壁同侧，压力体为正当液体与压力体位于曲壁同侧，压力体为正(方向向下）方向向下）当液体与压力体位于曲壁异侧，压力体为负当液体与压力体位于曲壁异侧，压力体为负(方向向上）方向向上）例例 二维曲壁总压力二维曲壁总压力 (2-1)(2-1)已知已知:图示封闭容器图示封闭容器=45 方孔方孔,边长边长l=0.4 m，盖有半圆柱形盖，盖有半圆柱形盖.H=0.5 m,压强为压强为p0=0.25 atm 求求:盖所受总压力大小与方向盖所受总压力大小与方向。解：解：基准面离液面基准面离液面p0/g，坐标系，坐标系Oxyh(1)盖盖ABE的水平投影面积的水平投影面积Ax=l 2 cos45，水，水平方向合力分量为平方向合力分量为 例例 二维曲壁总压力二维曲壁总压力 (2-2)(2-2)(3)总压力总压力(2)盖盖ABE垂直投影垂直投影,AB段的压力体为负段的压力体为负,BE段的压力体为正段的压力体为正,分别与分别与 组合组合第一浮力定律：沉体受到的浮力第一浮力定律：沉体受到的浮力 等于排开的液体重量。等于排开的液体重量。上半部受力上半部受力 浮力与稳定性浮力与稳定性第二浮力定律：浮体排开液体重量等于自身重量。第二浮力定律：浮体排开液体重量等于自身重量。下半部受力下半部受力对浮体，浸没部分为对浮体，浸没部分为 当当 (物体重量物体重量)沉体沉体当当 潜体潜体当当 浮体浮体浮心：浸没部分液体的形心浮心：浸没部分液体的形心C浮轴：通过浮心的垂直轴浮轴：通过浮心的垂直轴